西安航空职业技术学院 毕业设计论文1机身结构设计【摘要】本章先简单介绍了机身的功用，对机身的要求及机身的外形。根据机身结构的特点，主要介绍机身结构设计的一些基本原理和方法。内容包括机身结构型式的选择和主要受力构件的布置，机身典型元构件的设计，薄壁结构开口区的结构设计等内容。机身结构设计受机身内部装载的要求和与其他部件的协调的影响较大，因此机身结构设计不能仅考虑结构受力本身，还要综合考虑其他各方面的因素。关键词： 机身的功用 机身的外形 机身结构型式Abstract ：Easy introduction to this chapter, the usefulness of the airframe, the airframe requirements and appearance. According to the characteristics of airframe structures, airframe structural design of the main introduction to some of the basic principles and methods. Including airframe structure is mainly affected by the selection and arrangement of power components, airframe components typical element of the design, thin-walled structure open areas such as structural design. Airframe structural design by the airframe internal load requirements and coordination with other parts of the greater impact, so the structural design of airframe structures should not only consider the force itself, but also considered other factors.Key words: body functions, body shape, airframe structure西安航空职业技术学院 毕业设计论文2目 录1 机身的功用、对机身结构的基本要求和机身的外形 .21.1 机身的功用 .21.2 对机身结构的基本有求 .31.3 机身的外形 .41.3.1 机身的横剖面形状 .41.3.2 机身的侧面形状 .42 机身结构型式的选择 .52.1 机身的内部布置 .52.2 机身结构型式的选择 .63 机身主要受力构件布置 .73.1 加强框的布置 .83.2 桁梁的布置 .93.3 桁条的布置 .93.4 蒙皮的布置 .104 开口区结构设计 .104.1 开口的种类 .114.2 小开口区结构补强度设计 .114.2.1 无口盖的小开口 .114.2.2 带有口盖的小开口 .124.3 中开口区结构补强设计 .134.3.1 梁腹板上开口 .134.3.2 旅客机窗户 .144.3.3 舱门 .154.4 大开口区结构补强设计 .16西安航空职业技术学院 毕业设计论文31 机身的功用、对机身结构的基本要求和机身的外形1.1 机身的功用飞机机身用于装载乘员、设备和有效载荷，机身内还可装载燃油，布置起落架、放置发动机等。机身作为飞机的基本部分，通过各种连接接头，把飞机各部件连成一个整体。机身的相对重量（与飞机重量相比）为 =0.080.15（图 1-1）fm图 1-1 机身的结构和布局（a）旅客机(b)战斗机1.2 对机身结构的基本有求机身结构设计的基本要求与飞机结构设计的基本要求相同，即最小重量要求。此外，机身结构设计还应满足如下要求。西安航空职业技术学院 毕业设计论文4(1)合理选择机身的外形，使其在给定的外形尺寸下迎面阻力最小，有效面积最大。(2)在翼身融合的飞机上采用能产生部分升力的升力机身，这样可减少机翼面积，降低机翼结构的重量。(3)合理使用机身的有效容积装载物的布局要紧凑，将货物尽量靠重心附近布置，以降低惯性矩并改善飞机的机动特性；将飞行中可重量变化的物体（如燃油、炸弹等）安置在飞机重心附近，减少重心的变化范围，以保证飞机具有更理想的稳定性和操纵性。(4)机身结构受力型式要和与之相连的部件的结构受力型式相协调。必须保证连接的可靠，将来自机翼、尾翼、起落架、动力装置的载荷传递到机身的承力构件上。能承受有效装载、设备和机身结构的重量力以及作用在机身上的气动载荷和密封舱内的压差载荷。(5)应保证能方便地接近布置在机身内的各种构件，以便进行检查和维护。乘员和乘客能自由进出，空降人员和武器装备能容易跳伞和投放，对运输的货物能方便的装卸和系留。1.3 机身的外形机身的外形指机身的横剖面形状和侧面形状。1.3.1 机身的横剖面形状机身横剖面形状取决于飞机的功用、使用条件和飞机的总体布局。图 1-2（a）给出了不同的机身横剖面形状。最常用的机身横剖面是圆形和两个不同直径的圆相交的形状，因为在给定的容积下，圆形机身的表面面积较小。因此摩擦阻力也较小。此外，圆形剖面的机身蒙皮在内压作用下，只受拉伸，而不受弯曲但在圆周相交的部位，由于内压P 的作用而使其变弯。如果在该处机身的内侧用一块水平加强板，那么机身就不受弯曲了，而由加强板来承受拉伸或压缩。矩形截面的机身便于装载货物（特别是集装箱包装的货物） ，通常其上部是椭圆形的，这类剖面形状的机身，气动阻力较大，在高空飞行时，如果在机身内部是正压差，那么就会受弯。椭圆形剖面的阻力较小，也便于充分利用内部空间。当然，图 1-2(a)中给出的剖面形状不能代表全部各种形状的机身剖面，这与机身布局特性相关。图 1-2(d)中给出 F-4 飞机的机身横截面，其“非典型剖面”是因为在机身中布置了两台发动机和两个进气道，机身头部的剖面形状保证了飞行员有良好的视界。西安航空职业技术学院 毕业设计论文51.3.2 机身的侧面形状机身的侧面形状与飞机的用途、最小阻力要求、乘员、设备和有效装载的具体布置以及机翼平面形状、尾翼、动力装置的形状和位置等有关。前机身和后机身是均匀收敛的，轴对称形式的机身符合最小阻力的要求。当装卸门安装在后机身时，为了降低阻力，应尽量将装卸门和后机身的外形相融合，尽管在这种情况下，与 角大的斜切装卸口相比，其装卸口开口还是较大,如 C-130E飞机（图 1-2（c） ） 。装卸口处的开口加长时，需要额外增加较大的重量来对开口进行补偿。长而细的前机身能减小阻力，还可以放置部分设备，如雷达天线和机载雷达，而不会影响座舱视界） （图 1-2（b） ） 。图 1-2 机身的横剖面形状和参数机翼后掠使后机身延长，同时也使前机身缩短。此时后机身上的弯矩增大，因此机身重量也随之增加。延长前机身时要求考虑前起落架的布置条件，以保证起落架具有必要的轮距，还要考虑把发动机移到后机身。在选择机身形状时，在任何情况下首先要考虑能满足与飞机基本用途相关的各项要求。2 机身结构型式的选择2.1 机身的内部布置机身内部布置是指将飞机使用技术要求规定的各种载重、燃油等合理的布置在机身内，同时协调机身与机翼、尾翼、起落架等部件的关系，并保证它们的相对位置，这些布置是在总体设计阶段协调安排确定的。机身的内部布置应该满足机身断面形状与尺寸大小沿纵轴的分布符合气动布局的要求，同时还要满足飞机对于重心的要求。对机身设计而言，机身的内西安航空职业技术学院 毕业设计论文6部布置和机身与其他部件的连接往往决定了机身主要传力元构件的布置。在布置机身里的各种载重时，除了满足它们本身工作所需的位置外，还必须满足它们的使用、检测、维护、更换等要求。而这类要求对机身结构设计的影响较大，如空勤人员、旅客、货物、炸弹等都需在